автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Оптимизация конструктивных параметров подшипниковых узлов главных передач большегрузных автомобилей

государственный комитет российской федерации

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО И ТРАКТОРНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

р г 6 од

На правах рукописи МУХАМЕТДИЦОВ Мансур Миргарт5$онович

УДК 629.113 - 233.2

оптимизация конструктивных параметров

подшигашковнх УЗЛОВ главных передач

большегрузных автомобилей ■ Специальность 05:05.03 — АвтоюСил1 и тракторы

1 В ТО Р Е О Е ? А Т

тг/осортег^ги нп согекптя учепоЗ с те пот; '.мндэдятп технических наук

Кпупд.'Л руководитель додопт, к.т.н. Гусаком Н.П.

Москва 1994

Еабота выполнена гш кафодро " Автомобили " Московской государственной акадомик автомобильного и тракторного • машиностроения ( ШИ )

Научный руководитель - кандидат технически наук,

доцвнт Гусаков Н.В.

Официальные оппопоцти - Заслуженный дрятель науки и тохии-

ки РОЮТ, доктор технических наук, профессор Яценко H.H.

кандидат технических наук - • Осепчугов В.В.

Ведущее предприятие - АО КамАЗ

Защита состоится "15" ивня 1994 г. в " 16°°" час. ни заседании специализированного 'совота К - 063.49.01 по прасувдэниа ученой степени кандидата .технических наук Московской государственной академии автомобильного и тракторного> машиностроения ( МАКИ ) по адресу: 105023, Москва, Б. Семеновская ул., 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной академии автомобильного и тракторного машшост-роения ( МАШ ).

Ваши отзывы в 2-х экземплярах, заверенные початьв, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан "28_ » а Г)ре/IЯ 1994 г.

Учены® секретарь .

специализированного Совета,

кандидат технических наук isr ß— Завьялов Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ11

Актуплькпстт, тп\п. 3 пастоптцоо время баяшсо пппмапга удаляется проблема погашения паделноста создаваемых машин. Для шзтоню-^•-гп, <тзг.гж;отосл гксспвпго производства, зпетопта па-

дозтзстл, как одного из плЛолео вятиэт свойств Лвбой копструк-пссбоппо по . селтогпто оф^ктттвпостп оксплувтац;гл аптсуэ-связанное с недостаточной нпдохпостьз, приводя :< возрастать уС:.ттт:ов от простоев. к росту расходов гш оплату стотаос-т;т рэг.ггшта и ггрз^зводзтва запаснл часто*. Задача обеспечения пссбтодп.'яго урппгл тюпрггостп „ одно:!' та составгшщтх которой является долговечность, п настоящее время становится всо более слоится п опгпг.т с пй^у;.-.". гсп?.гл7.Х'г?гл у. стпсгеппз кисси и повшекзэ нвгрухеняоста всех узлев езтс!;яб:тлеЯ.

¿йстижотгло посЯгол'"-^- дслгсвотпоспг слзгпсго технического •.р^о.тлл достаточно зятр7™7голъпо а затрят-тспет с'оты конструирования, производство :: зхсттлуптетрк. Притом д.тл определения короп-риятий, ппгграплоппш: на ипв!.теяио долгогючшзсти гсопкротпсго угла, йесбтодй?.и допинг по ого яксхт.'З'гтацкя. Стпсетггольто гловпих поро-дач болмегрузталг ччтптоСкжЯ тг основании дашся НИ!АТ НТЦ АО КамАЗ мохно одевать вьгзод о том, что действительней ресурс опи узлов является недостаточным, а ос во имя? деталями, лимитирукярам долговечность, являатся шдашниковыо узлы.

Анализ показьтаег, что расчетная усталостная долговечность подшипников главных передач автомобиля КамАЗ в принципа должна обеспечивать надегцуэ работу узла до калро?.янта. Однако опыт НТЦ АО КамАЗе показывает, что в процессе эксплуатации происходит сильный износ подеипникоз, что приводит к уменьшении хесткости подпипнккового узла и ухудшает условий зацепления зубчатых перо-

дач. В коночном счете шрушошю равномерного распределения нагрузок между телами качения приводит к разрушению подаиппиков и поломке зубьев.

Исходя из втого, ю2ео сделать вывод о необходимости уделять .особое внимание при проектировании и мсдорнизации'главных передач автомобилей оптимальному выбору конструктивных параиотров подшипниковых узлов.

В существующих методиках расчета нагруженности и долговечности деталей проектируемых главных передач и их подшипниковых узлов широко использувтся эмпирические коэффициенты, что существенно снижает точность получаемых результатов. Поэтому для повы-

!

шения точности расчетов необходимо отказаться от некоторых упрощений, при этом расчетные методики усложняются, однако использовании современной вычислительной техники позволяет решать подобные задачи достаточно просто.

Целъв работы является разработка методики оптимального выбо-

I

ра конструктивных параметров подаипниковых узлов главных передач большегрузных автомобилей для обеспечения их долговечности.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы ; численные метода математического анализа, математического моделирования, программирования и экспериментальные метода. Научная новизна:

- предложена расчетная модель деформаций подшипникового узЛа главной передачи, собранного с предварительным натягом, учитывающая ряд факторов, влияющих на работу узла;

- предложены критерии оценки работоспособности подшипниковых

. узлов главньрс передач автомобилей и проведено ранжирование их по-важности;

- исследовано:

б) влияние конструктивных и эксплуатационных параметров на наг-

руаенность подшипников трехопорного вала главной передачи автомобиля:

б) влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров на осевые и радиальные горешщзния зубчатых кааос главной горе дачи;

в) влияние копструктипнш; и вксплуатацианних факторов ва пред-пат яг конических роликоподашпников главной передачи на основании про длоге евой расчетной иодели деформаций подаипникового у ала;

г) влияние слоя смазки в контактах подшшиков главной передачи ца величину натяга подшипникового узла;

д) влияние двфорлации деталей узла па изшшши натяга в под-шиппиконои узде.

Практическая ценность. На основании экспоридантальшх ^ттп проводе па .оценка нагрузочных режимов вздула ыостоз Оольвегрузш- ' го автомобиля КамАЗ.

Разработаны ООРТРАН-програиаш расчета ресурсного предаатяга подаипникошх узлов И ФОРТРАН-прогрщыа, ориентированная па исс-.редавопие влияния конструктившл:, техкилогнчесгза и вксплуатацн-' оппих фаггсроз па нагружонность деталей главной передачи.

На сспово проводешьгг изсдедоваша разработана ивтоджа оптимального пиСара конструктивных гира^йтрон подеипникоеьос узлов главных передач бешдагрузных ввтошСидой, ориентированная па дост^окю тробуоаой дпягоээчносги атого узла. Предложенные иото-даса и программ расчета гозгаляэт сократить, время лрозктирсва-пия, объеш оксперкаэнтадьшх и доводочищ работ при разработке и модернизации главных передач автомобилей.

Реализация работы. Методика и программы расчета, результаты исследования.и рекомендации внедрены в НТЦ ДО КамАЗ.

Aiips6aijta работы. Основные положения диссертации долоасены: - по Республиканской научно-технической конференции КамАЗ - Каи-

ПИ, г. Набережные Челны, 1990 г.; - на научно-технической конференции АЗЛК, г. Москва, 1991 г.; .- на научно-технической и методической конференции МАШ " Научно-технический прогресс в автотракторостроении и проблеш подготовки инженерных кадров г. Москва, 1991 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных (забот.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего 126 наименований и приложений. Диссертация содержит 198 страниц машинописного текста, 66 рисунков и 18 таблиц.

содержание работы

В первой главе рассмотрен опыт экспериментальных исследований, долговечности главных передач автомобилей, проведен анализ расчетных методик по исследованию нагруженности и 'долговечности деталей главных передач. Рассмотрены особенности конструктивных схем главных передач, а также вариантов подшипниковых узлов, применяемых в главных передачах. Проведен анализ возможности применения методов оптимизации при проектировании подиипниковых узлов главных передач автомобилей.

Вопросами экспериментального исследования нагруженности и долговечности ведущих мостов посвящены труды М.С. Высоцкого, A.B. Гальбурга, П.Х. Гиллеса, Н.В. Дворянином, В.В. Лемачко, М.М. Морща, Н.Е. Паршина, Г.А. Смирнова, В.А. Трикозюка, A.M. Шейнина и других ученых.

Методам расчета подшипников качения транспортных машин посвящены работы Р.Д. Бейзелъмана, В. Вейбулла, A.B. Воронина, А.И.

Гржжевича, M.П. Ковалева, И.В. Каноника, М.З. Народецкого, П.И. Орлова, А. Пальмгрева. Л.Я. Пере ля. К).В. Скорынина и других. Расчет подшшников качения производится на основании модели усталостного накопления повреждения, критерием отказа служит усталостное выкрашивание рабочих поверхностей. Износ подаипников качения оценивается весьма приближенно, что по позволяет достаточно точно прогнозировать работы по регулировке подаипниковых узлов о целью обеспечения их работоспособности.

Вопросы, связанные с исследованиями вопросов натрухенности, характера и видов повреждений аломептов трансмиссия транспортных машин, рассмотрены в трудах П.В. Аксенова, С.О. Безверхого, Н.О. Бочарова, Р.В. Кутеля, B.C. Лукинского, П.Я. Лвбчегюкого, B.U. Семенова, H.H. Яцвнко и-других учоных.

• Метода расчетов на надежность ыэхапических элвмвнтов и сиз-тем развиты в теоретических и прикладных работах E.D. Борзпдоалча, Ю.К. Беляева, В.В. Болотина, Б.В. Гшденко, A.C. Гусева, С.С. Дмитриченко, Г-.В» Дружинина, В.А. Кептанова. И.Н. Коваленко, В.П. Когаева, A.M. Половко,' В.А. Светлицотго, C.B. Соропсвна, A.B. Соловьева', И.А. Ушакова и других авторов.

Анализ выполненный равэе работ пвхазштот, что при создании гляттал: передач сугрствузэт гирохта возможности совершенствования конструкции подзкппикошх узлов, спзженхя вагружоннссти деталей путем варьирования тапструтгптаалс параметров, так как в условиях массового производства возникает необходимость повысить долговач-iTocTb узлов без суг,ествеппых изменений габаритных разшрсв. Однако использование этих возможностей для подшипниковых узлов осложняется отсутствием обоснованных крктерюв оценки работоспособности и методики оптимального выбора конструктивных параметров подшипниковых узлов.

Проведенный анализ позволил наметить дальнейшие пути нсследо-

вания и сформулировать основные задачи диссертации:

- определить параметры нагрузочного режима главной передачи болыве грузного автомобиля КамАЗ в условиях эксплуатации;

- исследовать влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на нагрухенность деталей главной передачи;

- разработать методику оптимального выбора конструктивных параметров подшипниковых узлов главных передач большегрузных автомобилей.

Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям работы главной передачи автомобиля КамАЗ. Проведано исследование влияния конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров на

г

нагружешость подшипников трехопорного вала ведущей цилиндрической шестерни ( рио. 1 ). Составляющие нагрузок в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, действующих на опоры вала, определяются в результате решения система ввливейных уравнений:

I

3 2

)

,гр1" М«) вП 1СК -ГК • < 1 >

х=1с3

Е У3 - < || Щ*№с!х + С ^ + В ) » О .

где 3 ш у,ц - плоскость. в которой определяются составляющие рцдаадьяьлг нагрузок р^ на рпо^ы валов; Г^, - усилия к моменты, действующие в 3-й люс кости в ' 1-м зацвшвнии ( конической или цилиндрической ) передачи;.

- расстояние от начала вала до точек приложения ра-

Рис. I Схема нагружения системой пространственных сил ( а ) и конструкция ( б ) вала ведуцеЯ цилиндрической шестерни главной передачи автомобиля КамАЗ: I - подлинник 27310!й'1; 2 - подшипник 27911; 3 - подптаник 102409.

»

диальных реакций вала и внешних нагрузок соответственно;

°гк* "II ~ коэФОициенты приведения участков ступенчатого вала к эквивалент но »о' брусу, на которых действует реакции и силы Е - модуль упругости материала;

Jп¡ - момент инерции сечения эквивалентного бруса; У3 - перемещение в опоре 3;

С, 1) - постоянные интегрирования.

На рис. 2 и 3 представлены данные о влиянии угла контакта подшипников 1 и 2 ( рис. 1) на изменение радиальной нагрухенности

г

опор вала ведущей цилиндрической шестерни главной передачи автомобиля КамАЗ.

Проведено аналитическое исследование осевых и радиальных перемещений зубчатых колес главной передачи с учетом влияния конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров ( расстояния между элементами подшипникового узла, зазора в посадке подшипника в корпуо. веооосности ошр, величины усилия преднатя-га ). На основании данных исследования сделан вывод о целесообразности учета при расчетах перемещений зазоров в посадках под-шипшдедв в корпуо, тсоосности опор и ступенчатости вала.

Проведено исследование влияния конструктивных и вкепдуатаци-онвых параметров на величину предаетяга конических роликоподшипников в подшипниковых узлах главной передачи на основании предлагаемой расчетной модели ( рио. 4 ). На рис. 4 обозначены:

ха1* хп2 ~ Деформации подшипников 1 и 2;

Хр - деформация резьбового соединения;

- деформация вала; •

хк - деформация корпуса; .

Чи* ~ величины, на которые увеличивается предватяг

м

600 400 200

-200 ( -100

Рис. 2 Изменение радиальной нагрухенности опор вала ведущей цилиндрической пестеряи в зависимости от угла контакта подшипника 7310:

1 - подшипних 7310;

2 - подшипник 27911;

3 - подшипник 102409.

•Рис. 3 Изменение-радиальной нагруженности опор вала ведущей цилиндрической шестери» в зависимости от угла кон-тахта подшипника 7911:

1 - подшипник 27310;

2 - подшипник 7911;

■ 3 - подшипник 102409.

А

т

1 *

я/

АЛЛ/

лЛ/

ПАЛ

гчл

\М1

А**

ллл^

а;

ы

Рис. 4 Расчетная модель осевой деформации подиотнпкового узле главной передачи автомобиля, собранного с предварительным натягом.

подеипнжов 1 и 2 из-за наличия масляной планки в контактах тел качения и колец подшипников при фиксированном осевом положении колец; - суммарные температурные деформации деталей подшипникового узла; и - сушарная величина осевого износа подшипников 1 и 2 узла оа заданный срок службы.

В диссертационной работе предложено понятие ресурсного пред-натяга, который должен обеспечить ресурс подшипникового узла до капремонта. Сделан вывод о необходимости определения ресурсного преднатяга,.рекомендуемого при сборке, который должен обеспечить беззазорную работу узла в течение определенного периода времени. ( пробега автомобиля. ), с учетом комплекса действующих факторов: зависимости необходимой величины преднатяга от жесткости деталей

I

подшипникового узла, температурных деформаций, износа подаипни-ков, характеристик масла и действующих нагрузок. .• .

Исследовано влияние толщины слоя масла в подшипниках главной

передачи на величину натяга; подшипникового узла приразличных

) I I

значениях параметров нагружения ( частоты вращения вала, осевых нагрузок ) и температуры.

Исследовано влияние деформации деталей резьбового соединения на изменение натяга в подшипниковых узлах: температурных деформаций деталей узла в зависимости от схемы сборки подшипников, температурных деформаций подшипников и упругих деформаций деталей подшипникового узла.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований динамики изменения осевого преднатяга подшипников качения главной передачи автомобиля КамАЗ, жесткостных характеристик подшипниковых узлов и влияния масла на изменение погруженности опор валов. Исследования динамики изменения осевого преднатяга прово-

дались в (ГГЦ АО КамАЗ па базе оборудования УЙИР. Для проведения испытаний использовались главные передачи серийного производства, проведаю контрольные испытания и принятые ОГК агрегатного завода. Испытания проводились на стенде с замкнутым силовым контуром "С1еазоп-510" ( фирма б1еазоп, США ). Стенд позволяет производить нагруженив испытываемого редуктора главной передачи заданным крутящим моментом, поддержат» его в заданных пределах, с контролем температуры масла в картере моста. В результате анализа проведенных ранее исследований было отмечено, что в масле в картере главной передачи автомобиля всегда присутствуют инородные абразивные частицы, причем одним из наиболее типичных является двуокись кремния. С цвльв приближения условий испытаний к действующим в эксплуатации в масло, заливаемое в картеры испытуешх мостов, добавлялся кварцевый песок, процентное содержание которого определено исходя из дпияыт анализов проб масла в процессе эксплуатации. Результаты испытаний сравнивались 'с ранее полученными в НГЦ АО КамАЗ данными по динамикй изменения предвдтяга в подшипниковых узлах при испытаниях на чистом масле. На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что интенсивность падения пред-натяга в подаипшашзбЦ узда ведущэй конической, шестерни на загрязненной масла в среднем на 75 % больше, чем на чистом. Аналогично по подшипниковому узлу ведущей цилиндрической шестерни можно сделать вывод о том, что интенсивность падения преднатяга на загрязненном масле на 30 % больше, чем на чистом.

Экспериментальные исследования. жесткостных характеристик подшипниковых узлов и влияния масла на нагруженноеть подшипниковых узлов главной передачи автомобиля КамАЗ проводились в либора-.тории Камского политехнического института на стендах, изготовленных при участии автора. Сравввнив расчетных и экспериментальных дяяньпг показывает, что погрешность при нычислэнии изменения

осевой аагругешости из-за влияния масла составляет 16 X, что мокво объяснить тастббндьтьаа свойствами масла в контактах подшипников.

№этвтптпя глава поовяш»но определению нагрузочного рехпзла для расчета подаипшковых услов главных. передач большегрузных автомобилэй: рассмотрены особенности определения нагрузочного рекима главноЯ передачи большегрузного автомобиля; определен расчетная нагрузочный рехим для расчетов элементов и необходимо!} величины проддатяга подиишикового узла.

Нагрузки, действующие на агрегаты трансмиссии автомобиля в процессе эксплуатации, посят случайный характер. Поэтому для их описания обычно применяют теории вероятности и математическую статистику. Наиболее полная информация о нагруоочгаи рехимах вздутии* 1.-остоп мозот предртатхкопа и видо раопродолощц; крутящего момента при двихопии н определенных дорожных условиях. На основании окошришнтальш* давши для больвегрузного автомобиля. КамАЗ, получения в условиях автополигопа НАШ, и рекомендаций,

изложенных в РД 37.001.164-90, определены шр^.ятры нагрузочного

! ' ' 1 1)0ХИМ'1 ведунргх мостов с учетом пробега автомобиля на' ра&ных порэ-'

дачах в различных дорожшлс условиях.

V

В пятой главе-рассмотрены вопросы определения конструктивных параметров подаипниковых узлов главной передачи большегрузного автомобиля. Произведена постановка задачи оптимального выбора конструктивных параметров подшипниковых узлов, составлена целевая функция.

Для использования методов теории оптимизации при решении конкретной инженерной задачи необходимо установить границы подлежащей оптимизации инженерной системы, определять количественный критерия, на основе которого можно произвести гшализ вариантов, и, наконец, построить модель, отражахвдув взаимосвязи между перо-

иэннши. Эта гахдадовательность действий сос!авляет содержание процесса постановки задачи оптимизации.

Показателей, который оценивается принимаемое решение, является критерий оптимальности данной задачи, а функция, выражающая значат» критерия через управляете параметры, есть целевая функция.

В данной задаче управлявший ( искошии ) параметрами подшипникового узла главной передачи автомобиля, определяющими особенности ого конструкции, на основании проведенных аналитических исследований можно принять:

- углы контакта х^ и х^ конических роликоподаипников подшипникового узла;

- расстояние между влемэнтами подшипникового узла х3;

- усилие предиатяга подшипникового узла при сборке;

- диняиическая вязкость ькязла х5.

Эта задача япляатся задачей оптимизации, ее решение классическими методами зптрудгано, и т^этоиу требуете^ примедание методов математическоря програшировяяия и современных вычислительных средств. |

Для достижения Доставленной задачи большое значение имеет правильный шбар критерия оптимальности. Для этого необходимо определить частные критерии оптимальности подшипникового узла главной передачи, причем при этом необходимо также учитывать влияние параметров узла на работоспособность зубчатых передач. На основании исследования данных о дефектах главных передач автомобилей Кам1з, поступивших на ЗРД АО КамАЗ и их основных .причинах были сформулированы следующие чостнуо критерии оптимальности конотрук-.ции:

- величины нормальных сил Р^ и Р^ на роликах подшипников 1 и 2;

- величина зазора 6 в подшипниковом узле в конце эксплуатации ( или в определенный ее момент );

- величины осевых 1Ц и радиальных 1Г перемещений зубчатых колес главной передачи.

Для проведения оптимального выбора конструктивных параметров необходимо разработать целевую функцию У. Целевая функция образуется по аддитивному принципу и представляет собой суьму произведений нормированных частных критериев на их весовые коэффициенты:

* - ' Хо1> • <2>

п

при " 1 ' < 3 )

где Х^ - численное значение 1-1хз критерия;

Хо1 - норда 1-го критерия; а^ - весовой ковффициент; п - число критериев. " |

В качестве нормы используется 'значение 1-го критерия Дня • базовой главной передачи или его нормативная величина.

Подиновский В.В. в споих работах указьгвает, что количественная форма представления информации о важпости критериев является сложной и потому зачастую ненадежной. Более доступной и достоверной, чем количественная, является качественная информация, состоящая из сведений типа " критерии равноценны " один критерий важнее другого " и т.п. В таких случаях для учета различной значимости критериев проводят ранжирование их. по важности..

В дынной работе в результате ранжирования критериев по вах-ности к первому рангу отнесен максимальный & зазор в. конце, эксплуатации в конических роликоподшипниках, ко вироиу - осевые Г_ и

радиальные Гг перенесения зубчатых колес конической пары, к третьему - нормальные силы Г^^ и на роликах подшипников 1 и 2.

Ранги переводятся в весовые коэффициенты по формулам без участия экспертов [14]:

а^-1-(1-1)/П. ( 4 >

При этом считается, что критерию присвоен номер назначенного ►

ему ранга. Нормирование а для перехода к а, удовлетворяющих условию ( 3 ), не представляет труда.

Далее проведено определение составляющих целевой функции. Для этого разработан алгоритм расчета нагруженности опор трехо-порных валов главных передач автомобилей, . в котором учитываются упругие радиальные и осевые податливости подшипников, посоосность

I '

р из-за неточности изготовления корпуса, радиальная податли-"-"ть в контакте колец подшийников с посадочрыми поверхностями

___¡¡в и корпуса,, ступенчатость нала и влияние масла. По данному

алгоритму был произведен расчет погруженности элементов подшипникового узла и радиального роликоподшипника вала ведущей цилиндрической шестерни главной передачи автомобиля КамАЗ. Сравнение экспериментальных данных, приведенных в специальной литературе, данных, рассчитанных по традиционной методике расчета двухопорного вала и по предлагаемому автором алгоритму, позволяет сделать вывод о достаточно высокой точности последней : погрешность вычисления составляет в среднем во более 13 35, тогда кдк погрешность расчета по традиционной методике - 22 X. Разработанная . ФОРТРАН-программа, ориентированная на исследование влияния конструктивных параметров деталей главно^ передачи, величины предна-тяга, режимов эксплуатации и характеристик масла на нагружешюоть

двойной главной ггаредачи и ее изменениз в процессе эксплуатации реализована по модульному принципу и содержит 11 программных модулой, чем обеспечивается их высокая надежность и мобильность, йозможность быстрого поэлементного тестирования и дальнейшего усовершевствовайия.

Разработан алгоритм расчета ресурсного преднатяга подшипникового узла главной передачи и ФОРТРАН-програмю. Произведенные расчеты позволили определить величину ресурсного предпптяга подшипникового узла вала ведущей цилиндрической шестерни главной передачи ввтоюбиля КамАЗ, обеспечивающего пробег боз дополнительных регул1фовок до капремонта, которое составило 0,94 мм. Поскольку такая величина преднатяга не может быть создана из-за перегрева и разрушения элементов подаипникового узла, необходимо применение специальных компенсационных деталей типа тарельчатых пружин. Выбор конструкции и параметров такого компенсатора является достаточно сложной технической задачей и может составить тему самостоятельного исследования.

Разработан алгоритм расчета осевых, и радиальны* перемещений зубчатых колес главных поредоч..Произведен расчет этих реличта на -•примере ведущей конической шестерни главной передачи автомобиля КамАЗ. Сравнение расчетных данных и данных из специальной литературы позволяет сделать вывод о хороших результатах применения этого алгоритма: погрешность вычисления составляет в среднем 16 Ж.

Поскольку в данном случае целевая функция задается в неявном виде и должна определяться из расчетов, то применить методы минимизации, использующие производные целевой функции, достаточно сложно ( ток как невозможно получить эти пропьзодозые в виде аналитических функций, а их достаточно точная разностная апроксимя-ция весьма трудоемка ). Поэтому для решения зядачи оптимального

виборп конструкте/ПК.*: параметров принят метод Пауадла, который не требует вычисления производных целевой функции.

Разработанная методика может использоваться для обеспечения необходимого уровня надежности главной передачи автомобиля при выборе ее когютруктиншх параметров в пра^ссе проектирования в сочетании с методами математического моделирования. По разработанной методике был произведен расчет применительно к валу ведущей цилщцрической шестерни главной передачи автомобиля КамАЗ.

основные вывода и результаты работы

1. Установлено, что учет упругой радиальной и осевой податливости подшипников, зазоров в посадке подшипников в корпус, ве-соосности опор и ступенчатости вала позволяет существенно повы-

I

сить точность прогнозирования нагруженности подаипников трехопор-ных валов главных передач, а также осевкх' и радиальных перемещений зубчатых колес. ; ';

, 2. Выявлено, что при расчетах состояния натяга-зазора в под-1 1 1 шипниковых узлах'главных передач, собираемых с преднатягоы, необходима учитывать влияние смазочного материала.

3. Показано, что при учете вююшрочисденшх факторов отклонение от результатов экспериментальных исследований нагрухенвдсти опор вала ведущей цилиццричесКой шестерни главной передач!? автомобиля КамАЗ составляет в среднем 13 %, тогда как при расчетах по традиционной штодике ( двухопорного вала ) - 22 %. При расчетах осевых и радиальных перемещений ведущей конической шестерни главной .передачи автомобиля КамАЗ отклонение от результатов эк лери-ментальных исследований составило в среднем 16 Ж.

4. Определены закономерности изменения предварительного натяга подшипникового узла глввео'й передачи, при изменении его рабо-

чей температуры.

5. Установлено, что величина предаатяга в подшипниковом узле, при котором возможна нормальная работа главной передачи, может Сыть меньшей при увеличении расстояния мозду подшипниками и угла контакта в них.

6. Предложенная расчетная модоль шдшшшжобого узла, собранного с нродцзтяго!.;, позволила разработать и C-0PTPAII - программу расчета рэсурспсго предцатяги узла. Произвадоппыо па предлагаемой матодикэ расчеты покизыииат, что для обеспечения требуемого пробега до капремонта без дополнительных регулировок о подшипниковых узлах глевной передачи автомобиля Kqm¿3 шобхсдл^ применять специальные компенсационные алименты ша тарельчатых ' пружин.

7. Разработаппыо алгоритмы кмозит. универсальный характер, иа их основе можно производить расчеты и исследования узлов, различных по своей конструкции и ¡.-ягу? быть использованы на ранних стилях проектирования и ьгадерыизагрги главных шро"ач автомобилей.

8. Предложенная авторам мэтодака оптимальпрго,'выбора попе-, труктивных параиэтроз подаишпкеиых узлов главных передач большегрузных автоыобилоД с цольв обеспечения требуемого уровня долговечности отого узла внодрсна и используется в НТЦ ¿0 КамАЗ, а также п учебном процоссо в Камоком политехническом институте.

Основное содержание дассертационноЯ работы изложено в трудах:

1. Мухемотдинов М.М., Капустин В.И. Прогнозирование нагрухвнпос-ти подшипникового узла главной передачи автомобиля в условиях эксплуатации. - В кн.: Совершенствование »ксплуатациоппых свойств автомобиля. Межвузовский сборник. - ?.!., f.!AÍ.K, 1990,

, • ' яэ

с. Ш-104. »

2. Мухаметдинон U.U., Капустин B.II. Особенности выбора uavu-мального значения ггреднатяга подаишмковых узлов главных передач автомобилей / Тезкой докладов республиканской научно-технической конференции " Наука - производству - Набережные Челны: КаыПИ, 1990,' с. 102 - 183.

3. Капустин Ю.Н., Мухештдипов H.H. Расчет подшипниковых уалой, собираемых с предварительный- натягои подшипников / Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции " Наука - производству ". - Набережные Челны: КаыПИ, 1990, с. 182

- 183.

4. Раккпов Т.К., Мухамагданоп U.M. Особенности выбора схемы трансмиссии трехосного полпоприводного автомобиля КамАЗ. М., 1989. - 12 с. - Рукопись продртовлена Моск. автошганич. ки том. Деп. в ЦЕШГЭйавтопроиа, Я 1GT9-an.

5. Мухаметдинов М.М. Прогаозироваш'-е абразивного износа подаипников качения главных.перодач ;автоиобилйй. - М., 1991,- 12 с.

- Рукопись представлена Моск. ' автодаханич. нн-тои. Дай. и

ЦНИИТЭИаатосельхо'зиаше, i Jj 1393-ТС91.

i

6. Мухаметдинов f.LM. Выбор критериев оптимальности и весовых ко-оффициентов для оптимизации конструктивных параштроа подшипниковых узлов главных передач автошбшвД. - В ш.: Автоматизация производственных и технологических процессов. Межвузовский сборник. - Набережные Челны: КамПИ, 1993.

7. Мухаметдинов М.М. Исследование влияния конструктивных и »кс-плуатациошых факторов на износ конических роликоподшипников главных передач автомобилей. - В кн.: Автоматизация ироиг шд-ственных и технологических процессов. Межвузовский сборник. -Набережные Челны: КамПИ, 1993.

«

8. Мухаметдинов И.И. Иэтодака рационального выбора конструктив-

шх треютров главной передачи грузового автомобиля. - В кн.: Проектирование и иеслздовшлю автомобиля. Межвузовский сборник. - М.: МЛМЯ, 1991, с. Щ -99.

Мухаметдпнов Ыаноур Мирг&рз;.';ановнч

' ' ' I

"Оптимизация конструктивных параметров лодиЕШпткбвцх узлов

глашшх передач большегрузных автомобилей."

Автореферат диссертации на соиокшше ученой стэпенл кандидата технических наук.

Подписано в печать 14.04.94. Заказ 117-94. Тираж. 85 экз. Формат 30x42/4. Ь'умага типографская . Бесплатно.

Ротапринт 1.ШИ.!. Москва, Б.Семеновская,33.